EP4101037A1 - Pre-chamber spark plug having an improved cap - Google Patents

Pre-chamber spark plug having an improved cap

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Publication number
EP4101037A1
EP4101037A1 EP20824177.8A EP20824177A EP4101037A1 EP 4101037 A1 EP4101037 A1 EP 4101037A1 EP 20824177 A EP20824177 A EP 20824177A EP 4101037 A1 EP4101037 A1 EP 4101037A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spark plug
cap
recess
prechamber
prechamber spark
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20824177.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stephan Kaske
Ugur Yilmaz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4101037A1 publication Critical patent/EP4101037A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/54—Sparking plugs having electrodes arranged in a partly-enclosed ignition chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/02—Details
    • H01T13/08—Mounting, fixing or sealing of sparking plugs, e.g. in combustion chamber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a prechamber spark plug with an improved cap that can be individually adapted to different combustion chamber geometries.
  • Pre-chamber spark plugs are known from the prior art in different configurations.
  • a prechamber of the prechamber spark plug is usually defined by means of a cap opposite a combustion chamber of an internal combustion engine. Through openings are provided in the cap so that, after ignition in the prechamber, flare rays can pass through the through openings into the combustion chamber of the internal combustion engine and ignite a fuel-air mixture located there.
  • the cap of the prechamber spark plug has a uniform, dome-like basic shape. It has now been found that in certain constellations of an operational environment, for example due to the prechamber spark plug having its own angular position in the combustion chamber or due to additional components arranged next to the prechamber spark plug, for example an injection valve, unfavorable flow situations can arise.
  • an injector can also be sprayed on or hot gas can flow against it, which can lead to thermal overheating.
  • the prechamber spark plug according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that, in addition to being simple and inexpensive to manufacture, a gas flow in a combustion chamber in which the prechamber spark plug protrudes can be specifically influenced, so that a significantly improved gas flow guidance is made possible.
  • the inflow and / or outflow of hot media for example hot exhaust gas
  • the prechamber spark plug according to the invention has an optimized exchange of fresh gas and residual gas in the prechamber. In this way, reliable ignition of a mixture in the prechamber of the prechamber spark plug can always be made possible in the most varied of operating situations.
  • the cap of the prechamber spark plug has a depression on a side on the combustion chamber side.
  • At least one first through opening is provided in the cap, which opens into the recess on the outside of the cap.
  • a torch jet which exits the cap from an antechamber of the antechamber spark plug through the first passage opening, can be influenced in a flow-favorable manner through the recess on the outside of the cap.
  • the torch jet emerging through the first passage opening can be guided directly to an area in the combustion chamber in which a particularly easily flammable mixture of fuel and air is present.
  • the recess is particularly preferably provided exclusively on an outer side of the cap on the combustion chamber side.
  • the inside of the cap is formed without a recess and / or without a projection or the like.
  • the inside of the cap is particularly preferably designed to be continuously concave.
  • the recess is concave on the outside of the cap.
  • a trough-shaped depression can be provided on the outside of the cap, which is designed to be particularly aerodynamic.
  • the recess is preferably provided in the form of a partial spherical surface or a partial ellipsoid.
  • a housing of the prechamber spark plug has a thread, the recess of the cap being positioned as a function of a thread start and / or a thread end of the thread.
  • a center of the recess of the cap and a thread start on the housing of the prechamber spark plug are particularly preferably arranged in a plane which comprises a central axis of the prechamber spark plug.
  • the recess and a thread start of the prechamber spark plug lie on one line.
  • the recess in the cap is more preferably a symmetrical trough.
  • the cap preferably has at least one further through opening which runs through the cap outside the recess.
  • a first angle ⁇ of a center line of the first through opening which opens into the recess of the cap is further preferred to the center axis of the prechamber spark plug, different from a second angle ⁇ of the further through opening in the cap.
  • the cap preferably has exactly one single recess relative to the central axis of the prechamber spark plug.
  • the cap is designed asymmetrically.
  • the cap is preferably a MIM component (metal injection molding) or a sintered component.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a prechamber spark plug according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic, enlarged detailed sectional view of the cap of the prechamber spark plug from FIG. 1.
  • a prechamber spark plug 1 according to a preferred exemplary embodiment of the invention is described in detail below with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the prechamber spark plug 1 comprises a prechamber 2 which is defined by a cap 3 which is essentially U-shaped in section.
  • the cap 3 is fixed to a housing 6 of the prechamber spark plug, for example by means of a welded connection 9.
  • the cap 3 is arranged at an end 10 of the prechamber spark plug on the installation space side.
  • the prechamber spark plug 1 also includes a center electrode 5 and an insulator 7.
  • the housing 6 has an external thread 4 which is arranged at the end of the housing 6 on the combustion chamber side.
  • the cap 3 adjoins the housing 6.
  • the external thread 4 is used to fix the prechamber spark plug in a cylinder head or the like.
  • a plurality of through openings 31, 32 are also provided in the cap 3.
  • torch jets When ignition occurs in the prechamber 2 of the prechamber spark plug, so-called torch jets are emitted through the passage openings 31, 32 into a combustion chamber of an internal combustion engine, in which a mixture of fuel and air is then ignited.
  • the position and number of through openings 31, 32 can vary.
  • the cap 3 has a recess 8 on an outer side 34 on the combustion chamber side, which in this exemplary embodiment is a trough-shaped recess.
  • the recess 8 has the geometric shape of a partial spherical surface.
  • a first through opening 31 opens into the recess 8.
  • the first through opening 31 is straight and has a center line M1.
  • the center line M1 is arranged at a first angle ⁇ to a center axis X-X of the prechamber spark plug 1.
  • FIG. 2 also has a second through opening 32 with a second center line M2, which is arranged at a second angle ⁇ to the center axis X-X of the prechamber spark plug.
  • the angle ⁇ is greater than the angle ⁇ .
  • the cap 3 has a continuously concave inside 33.
  • the cap 3 with the recess 8, into which the first through opening 31 opens on the one hand with a Gas exchange for exchanging the gas in the prechamber 2 as well as when flare jets exit from the prechamber 2 via the first through opening 31, an optimized gas flow can be achieved.
  • the torch rays emerging from the first through opening 31 can be directed in such a way that they are directed onto an area in the combustion chamber which has a high ignitability.
  • first center line M1 of the first through opening 31 and a thread start 40 of the external thread 4 lie in one plane (in the sectional plane shown in FIG. 2), the plane also including the central axis X-X of the prechamber spark plug 1.
  • an exact positioning of the recess 8 of the asymmetrically designed cap 3 can be achieved when the prechamber spark plug 1 is mounted on a cylinder head or the like. In this way, in particular, assembly errors can be avoided which, if the recess 8 were incorrectly positioned on the combustion chamber, would not lead to the desired optimized gas flow guidance.
  • a predetermined orientation of the recess 8 to a thread start 40 and a predetermined orientation of the first through opening 31 to the thread start 40 can be achieved.
  • a targeted gas flow can be achieved both when gas flows out of the antechamber 2 and when gas flows into the antechamber 2.
  • a geometric shape of the recess 8 can be adapted to the existing conditions in a combustion chamber.
  • the cap 3 can for example be produced inexpensively by means of the MIM method or by means of sintering.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

The present invention relates to a pre-chamber spark plug, comprising a housing (6), and a cap (3) which is provided on a combustion-chamber-side end (10) of the pre-chamber spark plug, wherein the cap (3) has a recess (8) on a combustion-chamber-side outer side (34).

Description

Beschreibung description
Titel title
Vorkammerzündkerze mit verbesserter Kappe Pre-chamber spark plug with improved cap
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorkammerzündkerze mit einer verbesserten, individuell an unterschiedliche Brennraumgeometrien anpassbaren Kappe. The present invention relates to a prechamber spark plug with an improved cap that can be individually adapted to different combustion chamber geometries.
Vorkammerzündkerzen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Eine Vorkammer der Vorkammerzündkerze wird üblicherweise mittels einer Kappe gegenüber einem Brennraum einer Brennkraftmaschine definiert. In der Kappe sind Durchgangsöffnungen vorgesehen, sodass nach einer Zündung in der Vorkammer Fackelstrahlen durch die Durchgangsöffnungen in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangen können und ein dort befindliches Kraftstoff-Luft-Gemisch entzünden können. Die Kappe der Vorkammerzündkerze weist hierbei eine gleichmäßige, kuppelartige Grundform auf. Es wurde nun festgestellt, dass bei bestimmten Konstellationen einer Einsatzumgebung, beispielsweise durch eine eigene Winkellage der Vorkammerzündkerze im Brennraum oder aufgrund von neben der Vorkammerzündkerze angeordneten weiteren Komponenten, beispielsweise einem Einspritzventil, ungünstige Strömungssituationen herrschen können. Dies kann dazu führen, dass ein Austausch von Frischgas und Restgas in einer Vorkammer der Vorkammerzündkerze nicht mehr oder nur mangelhaft ermöglicht wird. Auch kann durch die Kappenform der Kappe der Vorkammerzündkerze ein Injektor angesprüht werden oder mit heißem Gas angeströmt werden, was zu thermischen Überhitzungen führen kann. Pre-chamber spark plugs are known from the prior art in different configurations. A prechamber of the prechamber spark plug is usually defined by means of a cap opposite a combustion chamber of an internal combustion engine. Through openings are provided in the cap so that, after ignition in the prechamber, flare rays can pass through the through openings into the combustion chamber of the internal combustion engine and ignite a fuel-air mixture located there. The cap of the prechamber spark plug has a uniform, dome-like basic shape. It has now been found that in certain constellations of an operational environment, for example due to the prechamber spark plug having its own angular position in the combustion chamber or due to additional components arranged next to the prechamber spark plug, for example an injection valve, unfavorable flow situations can arise. This can lead to the fact that an exchange of fresh gas and residual gas in an antechamber of the antechamber spark plug is no longer possible or only inadequately. Due to the cap shape of the cap of the prechamber spark plug, an injector can also be sprayed on or hot gas can flow against it, which can lead to thermal overheating.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorkammerzündkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass neben einer einfachen und kostengünstigen Herstellbarkeit, eine Gasströmung in einem Brennraum, in welchen die Vorkammerzündkerze vorsteht, gezielt beeinflusst werden, so dass eine deutlich verbesserte Gasströmungsführung ermöglicht wird. Insbesondere kann ein Ein- und/oder Abströmen von heißen Medien, z.B. heißer Abgasluft, gezielt gesteuert werden. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Vorkammerzündkerze einen optimierten Austausch von Frischgas und Restgas in der Vorkammer auf. Hierdurch kann in verschiedensten Betriebssituationen immer ein sicheres Zünden eines Gemisches in der Vorkammer der Vorkammerzündkerze ermöglicht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Kappe der Vorkammerzündkerze an einer brennraumseitigen Seite eine Vertiefung aufweist. Durch entsprechende Positionierung und Geometrie der Vorkammerzündkerze derart, dass die Vertiefung an der Kappe eine Strömung im Bereich des Injektors oder anderer weiterer Bauteile einer Brennkraftmaschine beeinflusst, können somit die vorstehend aufgezählten Vorteile erreicht werden. Eine geometrische Ausgestaltung der Vertiefung kann dabei an die individuellen Gegebenheiten eines Brennraums angepasst werden. Disclosure of the invention The prechamber spark plug according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that, in addition to being simple and inexpensive to manufacture, a gas flow in a combustion chamber in which the prechamber spark plug protrudes can be specifically influenced, so that a significantly improved gas flow guidance is made possible. In particular, the inflow and / or outflow of hot media, for example hot exhaust gas, can be controlled in a targeted manner. Furthermore, the prechamber spark plug according to the invention has an optimized exchange of fresh gas and residual gas in the prechamber. In this way, reliable ignition of a mixture in the prechamber of the prechamber spark plug can always be made possible in the most varied of operating situations. This is achieved according to the invention in that the cap of the prechamber spark plug has a depression on a side on the combustion chamber side. By appropriately positioning and geometry of the prechamber spark plug in such a way that the recess on the cap influences a flow in the area of the injector or other further components of an internal combustion engine, the advantages listed above can be achieved. A geometric configuration of the recess can be adapted to the individual conditions of a combustion chamber.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The subclaims show preferred developments of the invention.
Besonders bevorzugt ist wenigstens eine erste Durchgangsöffnung in der Kappe vorgesehen, welche in der Vertiefung der Außenseite der Kappe mündet. Somit kann direkt ein Fackelstrahl, welcher aus einer Vorkammer der Vorkammerzündkerze durch die erste Durchgangsöffnung aus der Kappe austritt, durch die Vertiefung an der Außenseite der Kappe strömungsgünstig beeinflusst werden. Durch die Vertiefung kann beispielsweise der durch die erste Durchgangsöffnung austretende Fackelstrahl direkt auf einen Bereich im Brennraum geleitet werden, in welchem ein besonders leicht entflammbares Gemisch von Kraftstoff und Luft vorhanden ist. Particularly preferably, at least one first through opening is provided in the cap, which opens into the recess on the outside of the cap. Thus, a torch jet, which exits the cap from an antechamber of the antechamber spark plug through the first passage opening, can be influenced in a flow-favorable manner through the recess on the outside of the cap. Through the recess, for example, the torch jet emerging through the first passage opening can be guided directly to an area in the combustion chamber in which a particularly easily flammable mixture of fuel and air is present.
Besonders bevorzugt münden mehrere Durchgangsöffnungen in der Kappe in der Vertiefung. Hierdurch kann eine besonders hohe Variabilität hinsichtlich einer Strömungsbeeinflussung des aus der Kappe austretenden Gases bzw. der Fackelstrahlen sowie des in die Kappe einströmenden Gases erreicht werden. Somit kann besonders gut Gaswechsel in der Vorkammer der Vorkammerzündkerze ausgeführt werden. Besonders bevorzugt ist die Vertiefung ausschließlich an einer brennraumseitigen Außenseite der Kappe vorgesehen. Die Innenseite der Kappe ist ohne Vertiefung und/oder ohne Vorsprung oder dergleichen ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Innenseite der Kappe durchgehend konkav ausgebildet. It is particularly preferable for a plurality of through openings in the cap to open into the recess. In this way, a particularly high variability can be achieved with regard to influencing the flow of the gas exiting the cap or the torch jets and of the gas flowing into the cap. Thus, gas exchange can be carried out particularly well in the prechamber of the prechamber spark plug. The recess is particularly preferably provided exclusively on an outer side of the cap on the combustion chamber side. The inside of the cap is formed without a recess and / or without a projection or the like. The inside of the cap is particularly preferably designed to be continuously concave.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Vertiefung an der Außenseite der Kappe konkav ausgebildet. Damit kann eine muldenförmige Vertiefung an der Außenseite der Kappe vorgesehen werden, welche besonders strömungsgünstig ausgebildet ist. Die Vertiefung ist dabei vorzugsweise in Form einer Teilkugelfläche oder eines Teil-Ellipsoids vorgesehen. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the recess is concave on the outside of the cap. In this way, a trough-shaped depression can be provided on the outside of the cap, which is designed to be particularly aerodynamic. The recess is preferably provided in the form of a partial spherical surface or a partial ellipsoid.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist ein Gehäuse der Vorkammerzündkerze ein Gewinde auf, wobei die Vertiefung der Kappe in Abhängigkeit von einem Gewindeanfang und/oder einem Gewindeende des Gewindes positioniert ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei einer Montage der Vorkammerzündkerze eine Position der Vertiefung der Kappe immer an der richtigen Stelle im Brennraum angeordnet wird. According to a further preferred embodiment of the invention, a housing of the prechamber spark plug has a thread, the recess of the cap being positioned as a function of a thread start and / or a thread end of the thread. This makes it possible to ensure that when the prechamber spark plug is installed, a position of the recess in the cap is always arranged at the correct location in the combustion chamber.
Besonders bevorzugt ist dabei eine Mitte der Vertiefung der Kappe und ein Gewindeanfang am Gehäuse der Vorkammerzündkerze in einer Ebene, welche eine Mittelachse der Vorkammerzündkerze umfasst, angeordnet. Mit anderen Worten liegen die Vertiefung und ein Gewindeanfang der Vorkammerzündkerze auf einer Linie. Weiter bevorzugt ist die Vertiefung der Kappe eine symmetrische Mulde. A center of the recess of the cap and a thread start on the housing of the prechamber spark plug are particularly preferably arranged in a plane which comprises a central axis of the prechamber spark plug. In other words, the recess and a thread start of the prechamber spark plug lie on one line. The recess in the cap is more preferably a symmetrical trough.
Vorzugsweise weist die Kappe wenigstens eine weitere Durchgangsöffnung auf, welche außerhalb der Vertiefung durch die Kappe verläuft. Weiter bevorzugt ist dabei ein erster Winkel a einer Mittellinie der ersten Durchgangsöffnung, welche in der Vertiefung der Kappe mündet, zur Mittelachse der Vorkammerzündkerze unterschiedlich zu einem zweiten Winkel ß der weiteren Durchgangsöffnung in der Kappe. Vorzugsweise weist die Kappe zur Mittelachse der Vorkammerzündkerze genau eine einzige Vertiefung auf. The cap preferably has at least one further through opening which runs through the cap outside the recess. A first angle α of a center line of the first through opening which opens into the recess of the cap is further preferred to the center axis of the prechamber spark plug, different from a second angle β of the further through opening in the cap. The cap preferably has exactly one single recess relative to the central axis of the prechamber spark plug.
Weiter bevorzugt ist die Kappe asymmetrisch ausgebildet. Um eine besonders kostengünstige Herstellbarkeit der Vorkammerzündkerze und der Kappe zu ermöglichen, ist die Kappe vorzugsweise ein MIM-Bauteil (metal injection moulding) oder ein Sinterbauteil. More preferably, the cap is designed asymmetrically. In order to enable the prechamber spark plug and the cap to be manufactured in a particularly cost-effective manner, the cap is preferably a MIM component (metal injection molding) or a sintered component.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: A preferred embodiment of the invention is described in detail below with reference to the accompanying drawing. In the drawing is:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer Vorkammerzündkerze gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Figure 1 is a schematic sectional view of a prechamber spark plug according to an embodiment of the invention, and
Figur 2 eine schematische, vergrößerte Detailschnittansicht der Kappe der Vorkammerzündkerze von Figur 1. FIG. 2 shows a schematic, enlarged detailed sectional view of the cap of the prechamber spark plug from FIG. 1.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Preferred embodiment of the invention
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 eine Vorkammerzündkerze 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. A prechamber spark plug 1 according to a preferred exemplary embodiment of the invention is described in detail below with reference to FIGS. 1 and 2.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die Vorkammerzündkerze 1 eine Vorkammer 2, welche durch eine im Schnitt im Wesentlichen U-förmige Kappe 3 definiert ist. Die Kappe 3 ist an einem Gehäuse 6 der Vorkammerzündkerze, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung 9 fixiert. Die Kappe 3 ist an einem bauraumseitigen Ende 10 der Vorkammerzündkerze angeordnet. As can be seen from FIG. 1, the prechamber spark plug 1 comprises a prechamber 2 which is defined by a cap 3 which is essentially U-shaped in section. The cap 3 is fixed to a housing 6 of the prechamber spark plug, for example by means of a welded connection 9. The cap 3 is arranged at an end 10 of the prechamber spark plug on the installation space side.
Die Vorkammerzündkerze 1 umfasst ferner eine Mittelelektrode 5 sowie einen Isolator 7. The prechamber spark plug 1 also includes a center electrode 5 and an insulator 7.
Das Gehäuse 6 weist ein Außengewinde 4 auf, welches am brennraumseitigen Ende des Gehäuses 6 angeordnet ist. An das Gehäuse 6 schließt sich die Kappe 3 an. Das Außengewinde 4 dient zur Fixierung der Vorkammerzündkerze in einem Zylinderkopf oder dergleichen. The housing 6 has an external thread 4 which is arranged at the end of the housing 6 on the combustion chamber side. The cap 3 adjoins the housing 6. The external thread 4 is used to fix the prechamber spark plug in a cylinder head or the like.
In der Kappe 3 sind ferner mehrere Durchgangsöffnungen 31, 32 vorgesehen.A plurality of through openings 31, 32 are also provided in the cap 3.
Bei einer Zündung in der Vorkammer 2 der Vorkammerzündkerze werden dabei sogenannte Fackelstrahlen durch die Durchgangsöffnungen 31, 32 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgegeben, in welchem dann ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft entzündet wird. Position und Anzahl der Durchgangsöffnungen 31, 32 kann dabei variieren. When ignition occurs in the prechamber 2 of the prechamber spark plug, so-called torch jets are emitted through the passage openings 31, 32 into a combustion chamber of an internal combustion engine, in which a mixture of fuel and air is then ignited. The position and number of through openings 31, 32 can vary.
Da jede Brennkraftmaschine andere Bedingungen hinsichtlich einer Lage der Vorkammerzündkerze 1 zu einem Injektor-Einspritzstrahl und einer Lage des Injektors und weiterer geometrischer Randbedingungen, wie beispielsweise einer Geometrie eines Kolbens und Anordnung weiterer Komponenten am Bauraum aufweist, ist für eine optimierte Strömungsführung eine individuelle Anpassung der Vorkammerzündkerze wünschenswert. Dies wird dadurch erreicht, dass die Kappe 3 asymmetrisch ausgebildet ist. Since every internal combustion engine has different conditions with regard to a position of the prechamber spark plug 1 in relation to an injector injection jet and a position of the injector and other geometric boundary conditions, such as the geometry of a piston and the arrangement of further components on the installation space, an individual adaptation of the prechamber spark plug is necessary for optimized flow guidance desirable. This is achieved in that the cap 3 is designed asymmetrically.
Die Kappe 3 weist eine Vertiefung 8 an einer brennraumseitigen Außenseite 34 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel eine muldenförmige Vertiefung ist.The cap 3 has a recess 8 on an outer side 34 on the combustion chamber side, which in this exemplary embodiment is a trough-shaped recess.
Die Vertiefung 8 hat dabei eine geometrische Form einer Teilkugelfläche. The recess 8 has the geometric shape of a partial spherical surface.
Wie im Detail aus Figur 2 ersichtlich ist, mündet dabei eine erste Durchgangsöffnung 31 in der Vertiefung 8. Die erste Durchgangsöffnung 31 ist dabei geradlinig ausgeführt und weist eine Mittellinie M1 auf. Die Mittellinie M1 ist in einem ersten Winkel a zu einer Mittelachse X-X der Vorkammerzündkerze 1 angeordnet. As can be seen in detail from FIG. 2, a first through opening 31 opens into the recess 8. The first through opening 31 is straight and has a center line M1. The center line M1 is arranged at a first angle α to a center axis X-X of the prechamber spark plug 1.
Figur 2 weist ferner eine zweite Durchgangsöffnung 32 mit einer zweiten Mittellinie M2 auf, welche in einem zweiten Winkel ß zur Mittelachse X-X der Vorkammerzündkerze angeordnet ist. Der Winkel ß ist dabei größer als der Winkel a. FIG. 2 also has a second through opening 32 with a second center line M2, which is arranged at a second angle β to the center axis X-X of the prechamber spark plug. The angle β is greater than the angle α.
Des Weiteren weist die Kappe 3 eine durchgehend konkave Innenseite 33 auf. Furthermore, the cap 3 has a continuously concave inside 33.
Durch die asymmetrische Ausgestaltung der Kappe 3 mit der Vertiefung 8, in welche die erste Durchgangsöffnung 31 mündet, kann nun einerseits bei einem Gaswechsel zum Austausch des Gases in der Vorkammer 2 als auch bei einem Austritt von Fackelstrahlen aus der Vorkammer 2 über die erste Durchgangsöffnung 31 eine optimierte Gasströmung erreicht werden. Beispielsweise können die aus der ersten Durchgangsöffnung 31 austretenden Fackelstrahlen so gerichtet werden, dass diese auf einen Bereich in der Brennkammer gerichtet werden, welche eine hohe Zündfähigkeit aufweist. Due to the asymmetrical configuration of the cap 3 with the recess 8, into which the first through opening 31 opens, on the one hand with a Gas exchange for exchanging the gas in the prechamber 2 as well as when flare jets exit from the prechamber 2 via the first through opening 31, an optimized gas flow can be achieved. For example, the torch rays emerging from the first through opening 31 can be directed in such a way that they are directed onto an area in the combustion chamber which has a high ignitability.
Weiterhin liegen die erste Mittellinie M1 der ersten Durchgangsöffnung 31 und ein Gewindeanfang 40 des Außengewindes 4 in einer Ebene (in der in Figur 2 gezeigten Schnittebene), wobei die Ebene auch die Mittelachse X-X der Vorkammerzündkerze 1 umfasst. Dadurch kann eine exakte Positionierung der Vertiefung 8 der asymmetrisch ausgebildeten Kappe 3 bei einer Montage der Vorkammerzündkerze 1 an einem Zylinderkopf oder dergleichen erreicht werden. Somit können insbesondere Montagefehler vermieden werden, welche bei einer falschen Positionierung der Vertiefung 8 am Brennraum nicht zu der gewünschten optimierten Gasströmungsführung führen würden. Furthermore, the first center line M1 of the first through opening 31 and a thread start 40 of the external thread 4 lie in one plane (in the sectional plane shown in FIG. 2), the plane also including the central axis X-X of the prechamber spark plug 1. As a result, an exact positioning of the recess 8 of the asymmetrically designed cap 3 can be achieved when the prechamber spark plug 1 is mounted on a cylinder head or the like. In this way, in particular, assembly errors can be avoided which, if the recess 8 were incorrectly positioned on the combustion chamber, would not lead to the desired optimized gas flow guidance.
Somit kann eine vorbestimmte Orientierung der Vertiefung 8 zu einem Gewindeanfang 40 als auch eine vorbestimmte Orientierung der ersten Durchgangsöffnung 31 zum Gewindeanfang 40 erreicht werden. Thus, a predetermined orientation of the recess 8 to a thread start 40 and a predetermined orientation of the first through opening 31 to the thread start 40 can be achieved.
Somit kann durch die erfindungsgemäße geschickte Idee des Vorsehens wenigstens einer Vertiefung 8 an einer Außenseite der Kappe 3 eine gezielte Gasströmung sowohl beim Ausströmen von Gas aus der Vorkammer 2 als auch beim Einströmen von Gas in die Vorkammer 2 erreicht werden. Eine geometrische Form der Vertiefung 8 kann dabei jeweils an die vorhandenen Gegebenheiten in einer Brennkammer angepasst werden. Die Kappe 3 kann beispielsweise kostengünstig mittels MIM-Verfahren oder mittels Sintern hergestellt werden. Thus, through the clever idea according to the invention of providing at least one recess 8 on an outside of the cap 3, a targeted gas flow can be achieved both when gas flows out of the antechamber 2 and when gas flows into the antechamber 2. A geometric shape of the recess 8 can be adapted to the existing conditions in a combustion chamber. The cap 3 can for example be produced inexpensively by means of the MIM method or by means of sintering.
Es sei angemerkt, dass es auch möglich ist, dass mehrere Vertiefungen 8 an der Außenseite 34 der Kappe 3 vorgesehen sind. Auch können mehrere Durchgangsöffnungen in einer Vertiefung der Kappe 3 münden. It should be noted that it is also possible for several depressions 8 to be provided on the outside 34 of the cap 3. A plurality of through openings can also open into a recess in the cap 3.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorkammerzündkerze, umfassend ein Gehäuse (6), und eine Kappe (3), welche an einem brennraumseitigen Ende (10) der Vorkammerzündkerze angeordnet ist, 1. Pre-chamber spark plug, comprising a housing (6) and a cap (3) which is arranged on an end (10) of the pre-chamber spark plug on the combustion chamber side,
- wobei die Kappe (3) an einer brennraumseitigen Außenseite (34) eine Vertiefung (8) aufweist. - The cap (3) having a recess (8) on an outer side (34) on the combustion chamber side.
2. Vorkammerzündkerze nach Anspruch 1, wobei eine erste Durchgangsöffnung (31) in der Kappe (3) vorgesehen ist, welche in der Vertiefung (8) der Kappe (3) mündet. 2. Pre-chamber spark plug according to claim 1, wherein a first through opening (31) is provided in the cap (3) which opens into the recess (8) of the cap (3).
3. Vorkammerzündkerze nach Anspruch 2, wobei mehrere Durchgangsöffnungen (31, 32) in der Vertiefung (8) der Kappe (3) münden. 3. Pre-chamber spark plug according to claim 2, wherein a plurality of through openings (31, 32) open into the recess (8) of the cap (3).
4. Vorkammerzündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Innenseite (33) der Kappe (3) konkav ausgebildet ist. 4. Pre-chamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein an inner side (33) of the cap (3) is concave.
5. Vorkammerzündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vertiefung (8) konkav ausgebildet ist. 5. Pre-chamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein the recess (8) is concave.
6. Vorkammerzündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (6) ein Außengewinde (4) aufweist und die Vertiefung (8) der Kappe (3) in Abhängigkeit von einem Gewindeanfang (40) und/oder einem Gewindeende des Außengewindes (4) positioniert ist. 6. Pre-chamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein the housing (6) has an external thread (4) and the recess (8) of the cap (3) depending on a thread start (40) and / or a thread end of the external thread (4) is positioned.
7. Vorkammerzündkerze nach Anspruch 6, wobei eine Mitte der Vertiefung (8) und ein Gewindeanfang (40) am Gehäuse in einer Ebene liegen, welche in einer Mittelachse (X-X) der Vorkammerzündkerze angeordnet ist. 7. prechamber spark plug according to claim 6, wherein a center of the recess (8) and a thread start (40) on the housing in a plane which is arranged in a central axis (X-X) of the prechamber spark plug.
8. Vorkammerzündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vertiefung (8) eine symmetrisch ausgebildete Mulde ist. 8. prechamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein the recess (8) is a symmetrically formed trough.
9. Vorkammerzündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kappe (3) wenigstens eine weitere Durchgangsöffnung (32) aufweist, welche außerhalb der Vertiefung (8) durch die Kappe (3) verläuft, und insbesondere wobei ein erster Winkel a einer ersten Mittellinie M1 der ersten Durchgangsöffnung (31) zur Mittelachse (X-X) der Vorkammerzündkerze unterschiedlich zu einem zweiten Winkel ß der weiteren Durchgangsöffnung (32) zur Mittelachse (X-X) der Vorkammerzündkerze ist. 9. Prechamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein the cap (3) has at least one further through opening (32) which extends outside the recess (8) through the cap (3), and in particular wherein a first angle α of a first center line M1 of the first through opening (31) to the central axis (XX) of the prechamber spark plug is different from a second angle β of the further through opening (32) to the central axis (XX) of the prechamber spark plug.
10. Vorkammerzündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kappe (3) genau eine einzige Vertiefung (8) aufweist. 10. Pre-chamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein the cap (3) has exactly a single recess (8).
11. Vorkammerzündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kappe (3) ein MIM-Bauteil oder ein Sinterbauteil ist. 11. Prechamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein the cap (3) is a MIM component or a sintered component.
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